“人类的终极计算能力”量子计算 全球竞相追逐的“新天地”

量子计算机一旦出现，所有以现代计算机为基础的技术都将被颠覆，面目一新，包括高等数学、物理学等也都将被重新阐释。

如今，大数据、云计算、智能AI等科学技术如日益成为人们生活的主旋律，占据社会生活的大部分空间。当许多人认为这科技发展到这个地步已经非常先进之时，人类对于科技的探索发展却从未止步，量子计算机就是其追求的成果。在许多科技人士的共识中，量子计算机一旦出现，所有以现代计算机为基础的技术都将被颠覆，面目一新，包括高等数学、物理学等也都将被重新阐释。

曾几何时，量子计算的优越性令人神往，但路漫漫其修远兮，仍需科学家不断求索。中科院院士潘建伟说：“我们希望能够通过10到20年的努力，看看能不能就真正搞出一台有应用价值的、比如说比较普遍的、能够稳定运行的专用量子计算机，这是我们的这么一个奋斗目标。”

或许，在那个时候谁也没有想到，在2022年末，关于“量子计算机”的设想就要成真了，这一曾经在人们口中“未来的产物”即将在我国问世。11月30日，安徽省量子计算工程研究中心宣布，我国最强量子计算机“悟空”即将面世。问世后，这台“合肥造”量子计算机有望成为国内市面上顶尖的商用量子计算机。

究竟什么是量子计算机？它的诞生将对我国科技发展起到怎样的作用？未来它将以怎样的姿态发展？今天，请跟随《中国科技信息》的脚步一一解开这些问题的谜底。

量子计算是“自然赋予人类的终极计算能力”

究竟什么是“量子计算机”？简单来讲，如果将传统计算机的运算速度比作“自行车”，那么，量子计算机的运算速度则是“火箭”。量子计算超越经典计算，被国际学术界称为“量子霸权”。量子计算是“自然赋予人类的终极计算能力”。

中国科学技术大学陆朝阳教授进一步解释说 ：“普通的计算机，它就是0和1两种状态，但是量子计算机是同时处于0和1。如果我有比如说10个量子位的时候，我就有2的10次方这个状态同时存在，就像是孙悟空的分身术一样的。所以这么多种状态同时存在，这样一种性质，使它可以算得非常快，叫并行计算。”

换言之，高速信息处理，需要量子计算技术，包括海量数据搜索、长周期天气预报、材料和药物设计等领域，要取得革命性突破，首先得提高信息处理速度。例如，业界流行的一句话“天气预报是世界难题”，即便是在现代计算机及相关技术十分完善的情况下也是如此。但如果使用量子计算机或能大幅提高对天气系统的实时测算，进而大幅提高预报准确率和延长预报天数。以台风预报为例，现在虽能相对准确地预测台风的路径，但对台风强度的预测能力相当有限，而有时台风强度可能是更有意义的天气参数。

中国最强量子计算机即将面世

就是这个在我国科学家口中，需要用“未来十年、二十年“，甚至是未知期限才能研发出来的“量子计算机”，即将在位于合肥的安徽省量子计算工程研究中心诞生。

起源是今年初，本源量子与晶合科技成立量子芯片联合实验室，在合肥建设了全国第一条量子芯片生产线。为了提高量子芯片良率，这条量子芯片生产线在最近又多了一双“火眼金睛”：国内首个专用于量子芯片生产的NDPT-100无损探针电学测量平台（简称“无损探针台”），可实现量子比特电阻快速精准测量，像孙悟空的“火眼金睛”一样近乎零损伤识别量子芯片的质量优劣，从而进一步提高量子芯片良品率。

该无损探针台由合肥本源量子计算科技有限责任公司完全自主研发，最小测量范围缩至微米级，探针造成的薄膜伤痕直径最小在1um以内，测量过程不影响超导量子比特相干性能，具备高稳定性和高运动精度的优势，也适用于半导体芯片、半导体器件等精密电气测试。目前，该无损探针台已在国内第一条量子芯片生产线上投入使用。

如同光刻机是传统芯片制造的工业母机，无损探针台也是量子芯片的“工业母机”之一，其重要性不言而喻。量子芯片作为量子计算机最核心的部分，是执行量子计算和量子信息处理的硬件装置。但由于量子计算遵循量子力学的规律和属性，传统的经典集成电路芯片而言，量子芯片在材料、工艺、设计、制造、封测等方面的要求和实现路径上都存在一定差异。而在高度精确及无损的操作下，我国将在量子芯片领域“变被动为主动”，从而继续不断推动“量子计算机”等相关技术的研发与发展。

量子计算市场规模发展潜力巨大

正如前文也提到，量子计算的优越性令人神往，因此“量子计算机”也引得各方竞相追逐。纵观全球，无论对哪一个国家来说，“量子计算机”及“量子芯片”都是必须“拿下”的领域。例如，芯片巨头IBM也在上个月发布了最新量子计算芯片。同时，美国研究人员首次利用量子计算机模拟出“全息虫洞”。

那么，“量子计算”的优越性具体如何体现？以计算速为例，如今全球对计算能力的需求与数据需求一样，正处于急速增长之中。以分解300万大数据来说，目前万亿次的经典计算机，大约需要15万年，而使用量子计算机则只需要1秒。

专业人士称，量子计算技术有望帮助传统芯片性能极限突围，并通过量子芯片重塑以芯片为核心的现代电子信息制造体系。

总得来看，量子计算的市场规模发展潜力巨大。波士顿咨询（BCG）发布的报告预测，在不考虑量子纠错算法的进展情况下，保守估计到2035年全球量子计算应用市场规模将达到近20亿美元，2050年暴涨到2600多亿美元；若量子计算技术迭代速度超出预期，乐观估计2035年市场规模可突破600亿美元，2050年则有望飙升至2950亿美元。